이 보고서는 주로 Al2의 형태적, 광학적, 전기적 특성 조사에 중점을 둡니다. O3 /ZnO 나노라미네이트는 다양한 이중층 두께에 의해 조절됩니다. 원자층 증착과 ZnO층으로의 Al 침투에 기반한 나노라미네이트의 성장 메커니즘을 제안한다. Al2의 표면 거칠기 O3 /ZnO 나노라미네이트는 삽입된 Al2의 부드러운 효과로 인해 제어 가능 O3 레이어. 나노라미네이트의 두께, 광학 상수 및 밴드갭 정보는 분광 타원 측정법으로 조사되었습니다. 밴드 갭과 흡수 가장자리는 Burstein-Moss 효과, 양자 구속 효과 및 나노라미네이트의 특성 진화로 인해 이중층 두께가 감소함에 따라 청색 이동이 있습니다. 또한 캐리어 농도와 저항률은 다양한 이중층 두께에서 상당히 수정되는 것으로 나타났습니다. 이러한 속성의 변조는 Al2에 매우 중요합니다. O3 /ZnO 나노라미네이트는 광전자 응용 분야에서 투명 전도체 및 고저항 층으로 사용됩니다.
<섹션 데이터-제목="배경">Nanolaminate는 다양한 재료의 서로 다른 적층 순서로 형성된 복합 구조이며 층 두께는 나노미터 규모에서 일반적입니다[1,2,3,4]. 이 다층 구조는 나노라미네이트에 고유한 특성을 부여할 수 있으며 이러한 특성은 구성 재료의 특성에 따라 다르거나 더 좋을 수 있습니다[5,6,7]. 최근에는 에너지 저장 장치[8], 혁신적인 광학 소자[9], 바이오센서용 온도 감응 기판[10]에 나노라미네이트 구조를 기반으로 하는 새로운 종류의 재료가 활용되기 시작했습니다. 최근 Viter et al. 1D PAN(폴리아크릴로니트릴) ZnO/Al2의 구조적 특성 조정 및 전자적 및 광학적 특성 향상에 대해 탐구 O3 센서 및 바이오센서와 같은 다양한 분야의 응용을 가능하게 하는 나노라미네이트[11]. Baitimirova et al. 또한 광학, 생물 및 화학 센서에 응용될 수 있는 그래핀/ZnO 나노라미네이트의 구조적 및 광학적 특성의 조정을 조사했습니다[12].
투명 전도성 산화물(TCO) 재료의 가장 유망한 후보 중 하나인 Al 도핑 ZnO(AZO) 필름은 풍부한 자원, 저렴한 비용, 무독성 및 수소 플라즈마에서 우수한 안정성과 같은 많은 이점을 가지고 있습니다. 일반적인 조사에서 Al 도핑 수준을 제어하는 것은 AZO 재료의 광학 및 전기적 거동을 개선하고 수정하는 일반적인 방법이며[13, 14], 이는 TCO 기반 장치의 기능화 및 조정성을 달성하는 데 중요합니다[15, 16]. 그러나 Al2의 구조를 변경하여 AZO의 성능 변조와 관련된 보고는 거의 없습니다. O3 /ZnO 나노라미네이트는 반도체 제조 공정에서 보다 간단하고 효과적인 방법입니다.
ALD(Atomic Layer Deposition) 기술은 다양한 목적과 응용을 위해 나노라미네이트 구조를 제작하는 데 적합합니다[17,18,19]. 이 기술은 개별 나노층의 두께를 복합 스택에 대해 잘 제어할 수 있는 우수한 증착 효과를 갖는 자체 제한 표면 화학 반응을 기반으로 합니다. 또한, 서로 다른 하위층 사이에서 표면 반응을 설계하여 우수한 핵 생성 및 접착을 실현할 수 있습니다. 따라서 ALD 기술로 균일하고 매끄러운 표면을 가진 고품질의 나노라미네이트를 구현할 수 있으며 두께도 정확하게 제어할 수 있습니다.
이 작품에서 Al2 O3 Al2의 이중층 두께를 변경하여 AZO의 조정 가능한 특성을 조사하기 위해 ZnO 재료를 채택하여 나노 라미네이트 구조를 구현했습니다. O3 /ZnO 나노라미네이트. 우리는 그들의 형태학적, 광학적, 전기적 특성을 조사합니다. 나노라미네이트의 성장 메커니즘과 ZnO 층으로의 Al 침투가 제안되고 논의된다. 이중층 Al2 감소 O3 나노라미네이트의 /ZnO 두께, 밴드갭의 청색 이동이 관찰되고 Burstein-Moss(BM) 효과, 양자 구속 효과 및 나노라미네이트의 특성 진화를 기반으로 논의됩니다. 조정 가능한 전기적 특성은 홀 효과 기반 측정 시스템을 사용하여 노출됩니다. 이것은 나노라미네이트의 이중층 두께를 변화시켜 투명 전도체와 고저항 층이 달성될 수 있다는 귀중한 참고 자료와 아이디어를 제공합니다.
알2 O3 Al2 기반 /ZnO 나노라미네이트 O3 -ZnO 이중층 스택은 SiO2에 증착되었습니다. ALD 기술에 의한 /Si 및 석영 기판. 증착 절차 동안 반응기(PICOSUN) 온도는 150°C였습니다. Zn, Al 및 O의 전구체는 디에틸아연[DEZ; Zn(C2 H5 )2 ], 트리메틸알루미늄[TMA; 알(CH3 )3 ] 및 탈이온수(H2 오), 각각. 전구체 캐리어 및 퍼지 가스는 고순도 질소(N2 , 유속 50sccm). 전구체를 챔버로 운반하고 챔버에서 불필요한 제품을 가져오는 데 사용되었습니다.
Al2를 성장시키기 위해 O3 레이어, TMA 및 H2 O는 대안적으로 TMA-H2를 통해 반응기 챔버로 가져왔습니다. O 사이클(TMA/노출/N2 /H2 O/노출/N2 ) 펄스 시간은 0.03/3/15/0.03/5/15초입니다. ALD Al2의 표면 반응 O3 레이어는 다음과 같이 두 가지 자체 제한 반응으로 정의할 수 있습니다[20].
$$ {\mathrm{AlOH}}^{\ast }+\kern0.5em \mathrm{Al}{\left({\mathrm{CH}}_3\right)}_3\to \mathrm{AlOAl}{{ \left({\mathrm{CH}}_3\right)}_2}^{\ast }+\kern0.5em {\mathrm{CH}}_4 $$ (1) $$ A\mathrm{lOAl}{{ \left({\mathrm{CH}}_3\right)}_2}^{\ast }+\kern0.5em {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to A{\mathrm{lOAlOH}} ^{\kern0.5em \ast }+\kern0.5em {\mathrm{CH}}_4 $$ (2)여기서 별표는 표면 종을 나타냅니다. ZnO 층의 경우 DEZ-H2 ZnO의 O 주기는 TMA-H2와 동일했습니다. O. ALD ZnO 층의 표면 반응은 [20]
$$ {\mathrm{ZnOH}}^{\kern0.5em \ast }+\kern0.5em \mathrm{Zn}{\left({\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\right )}_2\to {\mathrm{ZnOZnC}}_2{{\mathrm{H}}_5}^{\ast }+\kern0.5em {\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6 $ $ (3) $$ {\mathrm{ZnOZnC}}_2{{\mathrm{H}}_5}^{\ast }+\kern0.5em {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to { \mathrm{ZnOZnOH}}^{\ast }+\kern0.5em {\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6 $$ (4)여기서 별표는 또한 표면 종을 나타냅니다. ALD Al2의 구조도 O3 /ZnO 나노라미네이트는 그림 1에 나와 있습니다. 모든 나노라미네이트의 경우 기판과의 계면은 Al2 O3 , ZnO는 나노라미네이트 표면의 최상층이었다. 이중층은 두 개의 개별 레이어, 즉 Al2로 구성됩니다. O3 동일한 두께의 ZnO. 전체 나노라미네이트의 동일한 두께를 보장하기 위해 이중층의 두께가 감소함에 따라 이중층의 수를 증가시켰다. 그래서 2(25/25 nm), 5(10/10 nm), 10(5/5 nm), 25(2/2 nm), 50(1/1 nm)의 5가지 샘플을 준비했습니다. . 자세한 내용은 표 1에서 확인할 수 있습니다. 표 1의 매개변수는 예비 실험에서 요약된 경험적 값입니다.
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Al2의 구조도 O3 /ZnO 나노라미네이트
Al2의 형태학적 특성 O3 /ZnO 나노라미네이트는 투과 전자 현미경(TEM; FEI Tecnai G2 F20) 및 원자력 현미경(AFM; Bruker Dimension Icon VT-1000, Santa Barbara, CA)에 의해 수행되었습니다. 두께, 광학 상수 및 밴드갭 정보는 65°의 입사각에서 200–1000nm의 파장 범위에서 분광 타원법(SE; J.A. Woollam, Inc., M2000X-FB-300XTF) 측정에 의해 결정되었습니다. 나노라미네이트의 광 투과율은 이중 빔 분광 광도계(Shimadzu UV-3600)를 사용하여 200-1000nm의 파장 범위에서도 연구되었습니다. 홀 효과 측정 시스템(Ecopia HMS3000)을 사용하여 4점 프로브로 샘플의 전기적 특성을 구했습니다.
SiO2에서 성장된 서로 다른 이중층 두께의 나노라미네이트 /Si 기판은 TEM으로 단면에서 측정되었습니다. 50nm 및 10nm 샘플의 고배율 이미지를 포함하여 이중층 두께가 50, 10, 2nm인 나노라미네이트의 세 가지 예시가 그림 2에 나와 있습니다. Al2 사이에 명확한 경계가 관찰될 수 있습니다. O3 및 ZnO 층 및 전체 나노라미네이트의 두께가 표시됩니다. 사전에 X선 회절(Bruker D8 ADVANCE) 측정(여기에는 제공되지 않음)을 통해 Al2의 특징적인 피크를 찾을 수 없습니다. O3 및 ZnO, 따라서 성장된 모든 나노라미네이트는 비정질 상태를 갖는다. 이 진술은 고배율 TEM 이미지로 확인할 수 있습니다. 비록 Al2 O3 /ZnO 2(25/25nm) 샘플은 이 작업에서 가장 두꺼운 이중층을 가지며 결정화 프로세스가 존재하지 않습니다.
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Al2의 TEM 이미지 O3 /ZnO 나노라미네이트는 서로 다른 이중층 두께를 갖는다:a 50nm, b 10nm 및 c 2nm 고배율 이미지:d 50nm 및 e 10nm
다른 곳에서 보고된 바와 같이 [6, 21], Al2 O3 Al2의 레이어 O3 ALD법으로 제조된 /ZnO 나노라미네이트는 항상 비정질 상태이며 ZnO가 Al2에서 강제로 재핵 생성되기 때문에 ZnO 결정 성장을 차단할 수 있습니다. O3 표면. 초박막 층의 결정화 과정은 매우 복잡하며 계면 에너지, 층의 두께, 시스템의 융점 및 벌크 비정질 결정화 온도와 같은 많은 요인을 고려해야 합니다[6, 22]. Viter et al. Al2 O3 이중층 두께가 20nm(비율 1:1)인 /ZnO 나노라미네이트는 비정질 특성을 가지며 이 결과가 결정화를 허용하는 데 필요한 최소 두께에 기인합니다[22]. López et al. 비슷한 현상을 발견했고 성장 과정의 퍼지 지속 시간과 펄스가 너무 짧아서 필름에 정렬 및 일부 결정상을 생성하기에 충분한 시간을 제공하지 못한다고 생각했습니다[23]. 한편, 벌크 ZnO의 보어 반경은 23Å입니다[4]. 알2 O3 /ZnO 25(2/2nm) 및 Al2 O3 /ZnO 50(1/1 nm) 나노라미네이트는 보어 반경보다 작은 ZnO 두께를 가집니다. 따라서 양자 구속 효과를 고려해야 합니다. 특히 반도체 하위층인 ZnO의 경우 이 효과가 유전체 거동에 극적인 변화를 일으킬 수 있다고 믿어지며 [21], 다음 내용에서 이에 대해 논의할 것입니다.
나노라미네이트의 표면 형태를 조사하기 위해 AFM 측정이 SiO2에 증착된 샘플에 적용됩니다. /Si 기판 및 3D 결과는 그림 3에 나와 있습니다. 샘플 표면에서 언덕 모양의 특징이 지배적이며 이중층 두께가 낮을수록 표면 높이가 감소하는 것을 관찰할 수 있습니다. 낮은 이중층 두께의 샘플, 즉 Al2 O3 /ZnO 25(2/2nm) 및 Al2 O3 /ZnO 50(1/1nm), 표면 거칠기가 거의 없는 매끄러운 표면을 나타냅니다. 평균 제곱근 거칠기 R q 각 나노라미네이트의 AFM 데이터에서 추정되며 대략 0.81~1.30nm 범위입니다. 또한, 이중층 두께와 R의 관계 q 그림 4에 나와 있습니다. 처음에는 R의 값이 q 선형 거동 대 이중층 두께 증가를 나타내면 다른 연구의 경우와 같이 이중층 두께가 특정 값으로 증가할 때 안정적으로 유지됩니다[23, 24]. 알2 O3 이 연구에서 우리의 이전 보고서에서도 입증된 위의 성장 조건에서 비정질 단계에 있습니다[25]. 비정질 Al2 O3 층은 매우 매끄럽고 밑에 있는 ZnO 층의 지형과 일치합니다[26]. 위에서 언급했듯이 삽입된 Al2로 인해 O3 결과적으로 ZnO의 결정 성장이 중단됩니다. ZnO 나노결정의 크기를 제한함으로써, 개재된 Al2 O3 레이어는 Al2를 방지합니다. O3 /ZnO 나노라미네이트 조면화 [24]. 이 부드러운 효과는 Al2와 거의 관련이 없는 것으로 입증되었습니다. O3 층 두께 및 삽입된 Al2의 수에만 관련됨 O3 레이어 [24]. 따라서 이중층 두께가 감소함에 따라 더 많은 Al2 O3 층을 나노라미네이트에 삽입하여 거칠기를 매끄럽게 하여 나노라미네이트를 보다 매끄럽게 만듭니다. 이중층 두께가 특정 값으로 증가하면 이 부드러운 효과가 더 이상 명확하지 않습니다.
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이중층 두께가 다른 나노라미네이트의 AFM 3D 이미지:a 2(25/25nm), b 5(10/10nm), c 10(5/5nm), d 25(2/2nm) 및 e 50(1/1nm)
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서로 다른 이중층 두께를 가진 나노라미네이트의 표면 거칠기
샘플 표면에서 반사된 선형 편광의 변화를 기록하고 계산하는 SE 측정[17, 27, 28]을 수행하여 원시 데이터에서 나노라미네이트의 광학 상수 및 필름 두께를 추론할 수 있습니다. 보다 정확한 세부 정보를 얻기 위해 SiO2에서 성장한 나노라미네이트 /Si 기판은 SE 측정 중 빛에 불투명하기 때문에 테스트 대상으로 선택됩니다. 원시 데이터 수집 후 반무한 Si 기판, SiO2를 포함하는 다층 모델이 구성됩니다. 레이어 및 AZO 레이어(그림 5 참조). 나노라미네이트, 즉 모델의 AZO 레이어는 전체적으로 피팅되는 것으로 간주됩니다. Si 기판의 산화층은 약 330nm이며 피팅 없이 모델에 직접 대체됩니다. 또한 AFM 결과를 기반으로 하는 샘플의 무시할 수 있는 표면 거칠기 때문에 이 광학 모델에는 Bruggeman 유효 매체 근사가 도입되지 않았습니다. 이 광학 모델 때문에 Forouhi-Bloomer(FB) 분산 모델이 타원 측정 스펙트럼(Ψ 및 200–1000 nm 범위의 Δ) 나노라미네이트[29, 30]. 다음과 같은 RMSE(제곱 평균 제곱근) 오차를 최소화하기 위해 최종 두께와 광학적 특성을 맞추고 평가합니다.
$$ \mathrm{RMSE}=\sqrt{\frac{1}{2N-M-1}{\sum}_{i=1}^N\left[{\left({\psi}_i^{\ mathrm{cal}}-{\psi}_i^{\mathrm{exp}}\right)}^2+{\left({\varDelta}_i^{\mathrm{cal}}-{\varDelta}_i^ {\mathrm{exp}}\right)}^2\right]} $$ (5)
SiO2에서 성장한 샘플의 광학 모델 SE 분석을 위한 /Si 기판
여기, N , 남 , exp 및 cal은 각각 스펙트럼의 데이터 포인트 수, 모델의 변수 매개변수 수, 실험 데이터 및 계산된 데이터를 나타냅니다.
나노라미네이트의 피팅된 두께는 표 2에 나와 있습니다. TEM 측정에서 얻은 값과 매우 유사하여 피팅 프로세스의 정확도를 나타냅니다. Fitting error RMSE도 Table 2와 같이 나타나며, 그 값이 허용범위 이내로 피팅 결과의 신뢰도를 보여주고 있다. 샘플 2(25/25nm), 5(10/10nm), 10(5/5nm)의 두께는 부드러운 경향을 나타내며, ALD 표면 화학 반응의 정도가 다양하여 작은 변동이 발생합니다. 대조적으로, 샘플 25(2/2nm) 및 50(1/1nm)의 두께는 이중층 두께가 감소함에 따라 분명히 감소합니다. Al2 O3 /ZnO 나노라미네이트는 증착 공정에서 사이클 번호가 동일하게 유지되더라도 낮은 이중층 두께로 다른 두께를 나타냅니다. 표 3은 Al2의 성장률을 요약합니다. O3 및 표 2에 나열된 두께를 사용하는 ZnO 하위층(두께 비율 1:1). 값은 처음에는 증가하고 하위층의 주기가 증가하면 최종적으로 포화됩니다. 막 두께 및 성장 속도의 변화는 Al2 사이의 계면 반응으로 인해 발생할 수 있습니다. O3 및 다음 내용에서 도입될 ZnO 층, 그리고 더 낮은 이중층 두께를 갖는 샘플은 더 많은 영향을 받을 것입니다. Karvonen et al. 비슷한 설명을 했으며 성장 속도의 변화는 Al2 동안 ZnO의 TMA 에칭에 기인합니다. O3 성장[7]. Elam et al. Al2의 성장률을 발견했습니다. O3 및 ZnO는 ALD 사이클 수에 따라 증가합니다[24]. 그들은 초기 ALD 주기의 감소된 성장률이 Al2에서 전환할 때 발생하는 핵 생성 과정에서 기인할 수 있다고 결론지었습니다. O3 ZnO로 그리고 ZnO에서 Al2로 O3 . 새로운 결정이 형성되어야 성장 속도가 정상 상태 값에 도달합니다.
Al2의 광학 상수 O3 /ZnO 나노라미네이트는 그림 6에 나와 있습니다. 다양한 굴절률 n을 보여줍니다. 및 소광 계수 k 다른 이중층 두께. 그림 6a는 이중층 두께가 다른 나노라미네이트의 굴절률 분산 스펙트럼을 설명합니다. n의 값 성장 변화와 Al 침투로 인해 50~2nm 범위에서 이중층 두께가 감소하면서 점진적으로 감소합니다[21, 31]. n (λ ) ZnO의 특성은 이중층 두께가 50, 20, 10nm인 나노라미네이트에서 관찰할 수 있습니다. 그리고 이 선 모양은 이중층 두께가 4nm 미만일 때 천천히 변질되어 사라집니다. 결과적으로 n (λ ) 특성은 Al2처럼 행동하는 경향이 있습니다. O3 표시된 샘플 50(1/1nm)과 같습니다. 카 분산 스펙트럼은 그림 6b에서 찾을 수 있습니다. 다른 곡선은 다양한 이중층 두께를 가진 다양한 샘플을 나타냅니다. 430~1000nm 영역에서 소광 계수는 대략 0입니다. 즉, 나노라미네이트는 해당 파장 영역에서 거의 투명합니다. 한편, 이중층 두께가 감소함에 따라 흡수단에서 청색 편이가 발생한다. 샘플 25(2/2nm) 및 50(1/1nm)의 이동 거리가 더 커서 흡수 가장자리가 점차 스펙트럼 영역 밖으로 이동하여 Al2의 특성을 나타냅니다. O3 . 전체적으로 광학 상수의 특성은 ZnO에서 Al2로 전달됩니다. O3 . n의 관찰된 변화 그리고 k 두 가지 물리적 현상에 의해 결정될 수 있습니다. 한편으로는 양자 구속 효과의 영향을 받습니다. 샘플 25(2/2nm) 및 50(1/1nm)은 벌크 ZnO의 보어 반경보다 작은 하위층 두께를 가지므로 유전체 거동이 다른 샘플보다 더 극적으로 변한다는 것을 알 수 있습니다. 다른 한편, 이것은 ZnO 층으로 Al 침투를 유도하는 성장 메커니즘을 기반으로 합니다[22, 24]. 성장 메커니즘에 따르면 ZnO와 Al2 사이의 계면에서 Zn과 Al의 치환 반응이 일어날 수 있습니다. O3 레이어:
$$ \mathrm{Zn}\hbox{-} {\mathrm{OH}}^S+\kern0.5em \mathrm{Al}{{\left({\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}} _5\right)}_3}^g\uparrow \to \mathrm{AlOH}\hbox{-} {\mathrm{C}}_2{{\mathrm{H}}_5}^s+\kern0.5em \mathrm{ Zn}{{\left({\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\right)}_2}^g\uparrow $$ (6)여기서 ZnO-OH 및 Al(C2 H5 )3 표면의 물질과 기체상의 물질입니다. 이 계면 반응으로 인해 ZnO 층에 Al 도핑이 발생할 수 있으며 나노 라미네이트에서 ZnO 비율이 감소할 수 있습니다. 따라서 이중층 두께가 감소함에 따라 ZnO와 Al2 사이의 계면이 O3 층이 증가하고 이에 따라 나노라미네이트에서 ZnO의 비율이 감소합니다. 이것은 그림 2d, e에 표시된 고배율 TEM 이미지로 확인할 수 있습니다. 이중층 두께가 감소하면 Al2 사이의 경계 O3 ZnO 층이 더 넓어지고 흐릿해집니다. 전체 나노라미네이트의 특성을 Al2의 특성으로 전환합니다. O3 .
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SiO2에서 성장한 나노라미네이트의 광학 상수 /Si 기판. 아 굴절률 n . ㄴ 소광 계수 k
흡수 가장자리의 파란색 이동을 더 잘 이해하기 위해 Tauc 외삽법을 적용하여 이중층 두께가 50, 20, 10nm인 나노라미네이트의 밴드갭 정보를 평가했습니다. 밴드갭 에너지를 평가하기 위해 나노라미네이트의 소광계수를 사용하였다. 소광, 밴드갭 에너지 및 흡수 계수는 다음 공식에 따라 연관됩니다[32].
$$ {\left(\alpha h\upsilon \right)}^2=A\left(E-{E}_g\right) $$ (7) $$ \alpha =\frac{4 k\pi}{ \람다 } $$ (8)여기서 α 광 흡수 계수, A 상수이고 E g 광 밴드갭 에너지이다. 식을 기반으로 합니다. (7) 및 (8), (αhν의 플롯 ) 2 대 hv 밴드갭 에너지 값 E g x에 의해 그래픽으로 결정될 수 있습니다. 축 및 흡수 가장자리의 선형 부분의 선형 피팅은 그림 7의 삽입 그림에 나와 있습니다. 샘플 25(2/2 nm) 및 50(1/1 nm)의 밴드갭 정보는 그림 7에 표시되지 않습니다. . 7, 흡수 가장자리의 선형 부분이 소광 계수 스펙트럼에서 진화된 스펙트럼 범위를 초과하기 때문에 부정확한 결과를 초래할 수 있습니다. 그림 7에서 나노라미네이트의 밴드갭 에너지는 이중층 두께가 감소함에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 이는 BM 효과로 해석될 수 있다[33,34,35]. 삽입된 Al 3+ Zn 2+ 대신 Al2의 인터페이스에서 O3 /ZnO 층을 형성하고 추가 전자를 제공합니다. 따라서 나노 라미네이트에서 자유 캐리어의 농도가 증가하여 밴드 갭 에너지가 더 높은 에너지 영역으로 이동합니다. 다음 방정식은 이 효과를 정확히 설명할 수 있습니다[35]:
$$ {E}_g={E}_g^0+\varDelta {E}_g^{\mathrm{BM}}={E}_g^0+\frac{h^2}{8{m}_e^ {\ast }}{\left(\frac{3}{\pi}\right)}^{2/3}{n}_e^{2/3} $$ (9)여기서 ΔE g BM 및 E g 0 BM 효과와 고유한 금지 대역폭으로 인한 밴드갭의 증가를 나타내는 반면 h , 나 e * , 및 n e 전도대에서 플랑크의 상수 유효 전자 질량 및 전자 캐리어 밀도는 각각
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이중층 두께가 다른 나노라미네이트의 광학 밴드갭 평가
그림 8은 전체 그룹의 투과율과 흡광도 스펙트럼을 보여줍니다. 200~400nm 영역, 즉 자외선 영역에 날카로운 흡수 모서리가 위치하는 것을 알 수 있습니다. 중요하게도 흡수 가장자리는 이중층 두께가 감소함에 따라 더 짧은 파장(청색 이동)으로 이동하며 이러한 경향은 SE 측정에서 계산된 이전 결과와 정확히 가깝습니다. 이 청색 편이는 밴드갭을 증가시키는 BM 효과 때문이다. 그러나 25(2/2 nm)와 50(1/1 nm)의 나노라미네이트에서는 양자 구속 효과가 우세해지고 계면 반응이 강화되어 나노 라미네이트가 알2 O3 서서히. 이 시점에서 청색 이동은 BM 효과, 양자 구속 효과 및 나노라미네이트의 특성 진화의 총 기여도입니다. 즉, 이 세 가지 요인이 흡수단의 엄청난 이동을 유발합니다. 전체적으로 흡수 가장자리는 자외선 영역(200–400nm)의 이중층 두께에 의해 변조될 수 있습니다. 이에 따르면 자외선 검출기로 응용할 수 있다. 게다가 모든 Al2 O3 /ZnO 나노라미네이트는 날카로운 흡수 밴드 가장자리와 함께 가시광선 및 근적외선 영역에서 90% 이상의 투과율을 나타냅니다. 여기에서 투과율은 다른 많은 TCO 재료[36]와 거의 유사한 값과 경향을 보여 TCO 재료로의 적용이 가능합니다.
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아 투과율 및 b 이중층 두께가 다른 석영 기판에서 성장한 나노라미네이트의 흡광도 스펙트럼
홀 효과 측정은 분석과 Al2의 전기적 특성을 연관시키기 위해 수행됩니다. O3 /ZnO 나노라미네이트. 공간 저항 분포를 제거하기 위해 석영 기판에 준비된 나노 라미네이트를 테스트 샘플로 선택하고 테스트 결과를 그림 9에 표시합니다. 초기에 캐리어 농도와 저항률은 거의 변화를 보이지 않고 약 10 19 을 유지합니다. cm −3 및 10 −2 각각 Ω cm입니다. 이중층 두께가 감소함에 따라 캐리어 농도가 급격히 떨어지고 저항률도 증가합니다. Al2의 계면 반응으로 해석할 수 있습니다. O3 /ZnO 층은 나노라미네이트의 특성 진화를 초래합니다. 나노라미네이트는 Al2의 절연 특성을 나타냅니다. O3 점차적으로 이중층 두께를 변경하여 저항의 조정 가능성을 실현합니다. 또한, 나노라미네이트 2(25/25 nm), 5(10/10 nm), 10(5/5 nm)의 캐리어 농도 값은 4.99 × 10 19 입니다. , 5.26 × 10 19 및 8.91 × 10 19 cm −3 , 각각. 밴드갭 결과의 설명에 따르면 느린 성장을 보여주고 있으며, 다른 보고서[25, 37]의 결과에서 TCO 물질과 거의 같은 값을 보인다. 따라서 이 세 종류의 나노라미네이트는 양호한 전기전도도를 가질 뿐만 아니라 가시광선 및 근적외선 영역에서 우수한 광투과율을 갖는다. Al2에 필수적입니다. O3 /ZnO 나노라미네이트는 투명 전도체 분야에서 역할을 합니다. 샘플 25(2/2nm) 및 50(1/1nm)은 절연 특성을 나타내며 저항의 가변성을 구현하여 반도체 장치의 고저항 층으로 적용할 수 있습니다.
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서로 다른 이중층 두께를 가진 석영 기판에서 성장한 나노라미네이트의 캐리어 농도 및 저항률
Al2의 형태적, 광학적, 전기적 특성을 조사했습니다. O3 /ZnO 나노라미네이트는 2~50nm 범위의 다양한 이중층 두께 중 하나입니다. 투명한 층 경계와 낮은 표면 거칠기는 ALD 방법으로 제조된 나노라미네이트의 고품질 모폴로지를 보여줍니다. 이중층 두께 감소에 따라 Al2 삽입 O3 나노라미네이트의 층이 거칠기를 제한하기 시작하여 나노라미네이트가 더 매끄럽게 됩니다. 이중층 두께가 특정 값에 도달하면 이 거칠기 제한을 무시할 수 있습니다. 나노라미네이트의 두께, 광학 상수 및 밴드갭 정보는 SE 분석에서 추출되었습니다. 이중층 두께가 감소함에 따라 흡광 계수의 흡수단은 청색 편이를 가지며 광학 밴드갭 에너지는 증가하는 경향을 나타냅니다. BM 효과, 양자 구속 효과 및 나노라미네이트의 특성 진화가 그들에 상당한 영향을 미치기 때문입니다. 이 청색 이동은 가시광선 및 근적외선 영역에서 90% 이상의 높은 투과율을 갖는 투과 및 흡광도 스펙트럼에서도 발생합니다. 또한 이중층의 두께를 변화시켜 전기적 특성도 두 가지 특성을 나타내어 특성의 변조를 실현한다. 나노라미네이트 2(25/25nm), 5(10/10nm), 10(5/5nm)은 10 19 이상의 높은 캐리어 농도를 나타냅니다. cm −3 , 투명 전도성 물질로 적용될 수 있습니다. 또한, 고저항을 갖는 25(2/2 nm), 50(1/1 nm) 나노라미네이트는 반도체 제조공정에서 고저항층으로 사용될 수 있다.
원자력 현미경
원자층 증착
Al 도핑된 ZnO
버스타인-모스
디에틸아연
포로히-블루머
제곱 평균 오차
분광 타원 측정법
투명 전도성 산화물
Transmission electron microscope
Trimethylaluminum
나노물질
초록 Nb 도핑된 SrSnO3 (SSNO) 박막은 LaAlO3에서 에피택셜 성장되었습니다. (001) 다양한 산소 압력 및 기판 온도 하에서 펄스 레이저 증착을 사용하는 단결정 기판. 필름의 결정 구조, 전기적 및 광학적 특성을 자세히 조사했습니다. X-선 회절 결과는 에피택셜 특성을 유지하면서 산소 압력이 증가함에 따라 필름의 셀 부피가 점진적으로 감소함을 보여줍니다. X선 광전자 분광법 분석으로 Nb5+ 확인 SSNO 필름의 산화 상태. 홀 효과 측정이 수행되었으며 780°C 기판 온도에서 0.2 Pa에서 제조된 필름은 31.
초록 Poly(vinylidene fluoride, PVDF)의 전기 활성 β-phase는 가장 높은 pyro- 및 piezoelectric 특성으로 인해 가장 바람직한 형태로 유연한 센서, 웨어러블 전자 장치 및 에너지 수확기 등으로 사용할 수 있습니다. 이 연구에서 , 우리는 기계적 스트레칭 및 전기 방사에 의해 고함량 β상 PVDF 필름 및 나노섬유 메쉬를 얻는 방법을 성공적으로 개발했습니다. 연신된 필름 및 나노섬유 메쉬의 상전이 과정과 초전 및 압전 효과는 편광 현미경(PLM) 이미지를 모니터링하여 각각 전류 및 개방 전
